化学人教版选修四： 4.2《化学电源》课件2

欢迎进入化学课堂 第四章电化学基础 第二节化学电源 第二课时 三 燃料电池 氢氧燃料电池 酸性电解质中负极 Pt 2H2 4e 4H 正极 Pt O2 4H 4e 2H2O电池总反应 2H2 O2 2H2O碱性电解质中负极 Pt 2H2 4e 4OH 4H2O正极 Pt O2 2H2O 4e 4OH 电池总反应 2H2 O2 2H2O 燃料电池的规律 燃料做负极 助燃剂氧气为正极 电极材料一般不参加化学反应 只起传导电子的作用 氧化剂与还原剂在工作时不断补充 反应产物不断排出 能量转化率高 超过80 普通的只有30 有利于节约能源 燃料电池与前几种电池的差别 化学电源电极反应式的书写 1 根据装置书写电极反应式 先分析题目给定的图示装置 确定原电池的正负极上的反应物质 电极反应式的书写a 负极 活泼金属或H2失去电子生成阳离子 若电解质溶液中的阴离子与生成的阳离子不共存 则该阴离子应写入负极反应式 如铅蓄电池 负极 Pb SO42 2e PbSO4 b 正极 阳离子得到电子生成单质或O2得到电子 若反应物是O2 则有以下规律 电解质是碱性或中性 O2 2H2O 4e 4OH 电解质是酸性 O2 4H 4e 2H2O 正负电极反应式相加得到电池反应的总反应方程式 2 给出总反应式 写电极反应式如果题目给定的是总反应式 可分析此反应中的氧化反应或还原反应 即分析有关元素的化合价变化情况 再选择一个简单变化情况去写电极反应式 另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看作数学中的代数式 用总反应式减去已写出的电极反应式 即得结果 以2H2 O2 2H2O为例 当电解质溶液为KOH溶液时的电极反应式的书写步骤如下 根据总反应方程式分析有关元素化合价的变化情况 确定2molH2失掉4mol电子 初步确定负极反应为 2H2 4e 4H 根据电解质溶液为碱性 与H 不能共存 反应生成水 推出OH 应写入负极反应式为 2H2 4OH 4e 4H2O 用总反应式2H2 O2 2H2O减去负极反应式得正极反应式为 2H2O O2 4e 4OH 2 烃类燃料电池 CH4燃料电池用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中 然后向两极分别通入CH4和O2 该电池的反应式为 负极 CH4 10OH 8e CO32 7H2O正极 2O2 4H2O 8e 8OH 总反应式 CH4 2O2 2OH CO32 3H2O 3 醇类燃料电池用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中 然后向两极分别通入CH3OH 或乙醇 和O2 则发生了原电池反应 甲醇电池的反应式为 负极 2CH3OH 12e 16OH 2CO32 12H2O正极 3O2 6H2O 12e 12OH 总反应式 2CH3OH 3O2 4OH 2CO32 6H2O 4 熔融盐燃料电池熔融盐燃料电池具有较高的发电效率 因而受到重视 可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质 CO为负极燃气 空气与CO2的混合气为正极助燃气 制得在650 下工作的燃料电池 该原电池的反应式为 负极 2CO 2CO32 4e 4CO2正极 O2 2CO2 4e 2CO32 总反应式 2CO O2 2CO2 1 用两根铂丝作电极插入KOH溶液中 再分别向两极通入甲烷气体和氧气 可形成原电池 燃料电池 该电池放电时发生的反应为CH4 2KOH 2O2 K2CO3 3H2O 下列说法错误的是 A 通甲烷的一极为负极 通氧气的一极为正极B 放电时 通入O2一极附近溶液的pH升高C 放电一段时间后 KOH的物质的量不发生变化D 通甲烷极的电极反应式是 CH4 10OH 8e CO32 7H2O 随堂练习 解析 原电池的负极发生氧化反应 正极发生还原反应 由总反应式知 此燃料电池的电极反应式是 正极 2O2 4H2O 8e 8OH 负极 CH4 10OH 8e CO32 7H2O由此可见A B D正确 C错误 C 2 固体氧化物燃料电池是由美国西屋 Westinghouse 公司研制开发的 它以固体氧化锆 氧化钇为电解质 这种固体电解质在高温下允许氧离子 O2 在其间通过 该电池的工作原理如下图所示 其中多孔电极a b均不参与电极反应 下列判断正确的是 A 有O2参加反应的a极为电池的负极B 有H2参加反应的b极为电池的正极C a极对应的电极反应式为 O2 2H2O 4e 4OH D 该电池的总反应方程式为 2H2 O2 2H2O D 3 如图是甲醇燃料电池的结构示意图 甲醇在催化剂作用下提供质子 H 和电子 电子经外电路 质子经内电路到达另一极与氧气反应 电池总反应式为2CH3OH 3O2 2CO2 4H2O 下列说法正确的是 双选 A 左电极为电池的负极 a处通入的物质是甲醇B 右电极为电池的负极 b处通入的物质是空气C 负极反应式 CH3OH H2O 6e CO2 6H D 正极反应式 O2 2H2O 4e 4OH AC 燃料电池电极方程式的书写一般书写电极方程式应注意以下几点 1 电池的负极一定是可燃性气体 失电子 发生氧化反应 电池的正极一定是助燃性气体 得电子 发生还原反应 2 电极材料一般不参加化学反应 只起传导电子的作用 3 电极反应式作为一种特殊的反应方程式 也必须遵循原子守恒 电荷守恒规律 4 写电极反应式时 一定要注意电解质是什么 其中的离子要和电极反应式中出现的离子相对应 在碱性电解质中 电极反应式中不能出现H 酸性电解质溶液中 电极反应式中不能出现OH 总体来说 正负极的电极反应式在得失电子守恒的前提条件下 相加后的反应式必是燃料燃烧反应的反应式和燃烧产物与电解质溶液反应的叠加反应式 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全